DE102010028487A1 - Process and apparatus for recycling cleaning or rinsing water, in particular rinser water - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Recyceln von Reinigungs- oder Spülwasser, insbesondere Rinserwasser sowie eine entsprechende Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens. Zur Reduzierung der Abwassermenge ist vorgesehen, Wasser zunächst mit einer Umkehrosmoseanlage zu filtrieren, dann das Permeat mit einem sanitisierend oder desinfizierend wirkenden Zusatz zu versehen, das mit dem Zusatz beladene Permeat als Reinigungs- oder Spülwasser zu verwenden und zumindest einen Teil des verwendeten Reinigungs- oder Spülwassers zusammen mit dem Konzentrat in einer Umkehrosmoseanlage zusammenzuleiten und die Mischung dann mittels Umkehrosmoseanlage zu filtrieren.The invention relates to a method for recycling cleaning or rinsing water, in particular rinsing water, and a corresponding device for carrying out the method. To reduce the amount of wastewater, it is intended to first filter water with a reverse osmosis system, then to provide the permeate with a sanitizing or disinfectant additive, to use the permeate loaded with the additive as cleaning or rinsing water and at least part of the cleaning or Guide the rinse water together with the concentrate in a reverse osmosis system and then filter the mixture using a reverse osmosis system.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Recyceln von Reinigungs- oder Spülwasser, insbesondere Rinserwasser.The invention relates to a method and a device for recycling cleaning or rinsing water, in particular rinser water.
Beim Reinigen oder Spülen von Lebensmittelbehältern, insbesondere Flaschen, fallen große Abwassermengen an. In
Bei diesen Verfahren entsteht eine große Menge Abwasser. Ein entsprechendes Verfahren ist somit aus wirtschaftlichen und Umweltgesichtspunkten sehr nachteilig.These processes produce a large amount of wastewater. A corresponding method is thus very disadvantageous from an economic and environmental point of view.
Auch in Flaschenreinigungsmaschinen fallen große Mengen an Abwasser an, die die Prozesskosten unnötigerweise erhöhen.Bottle washing machines also generate large quantities of wastewater, which unnecessarily increases the process costs.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Recyceln von Reinigungs- oder Spülwasser, insbesondere Rinserwasser, bereitzustellen, die die Abwassermenge wesentlich auf einfache Art und Weise reduzieren.Proceeding from this, the object of the present invention is to provide a method and a device for recycling cleaning or rinsing water, in particular rinser water, which substantially reduce the wastewater quantity in a simple manner.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst.According to the invention, this object is solved by the features of
Gemäß der Erfindung werden also die anfallenden Abwasserströme aus dem Rinser und aus der Umkehrosmoseanlage nicht mehr verworfen sondern gesammelt und dabei in einem bestimmten Verhältnis gemischt. Dabei kann der Zusatz, z. B. ein saurer Zusatz in Form einer Peroxyessigsäure bzw. deren Zersetzungsprodukt Essigsäure, mit den im Konzentrat der Umkehrosmoseanlage enthaltenen Salzen, z. B. zu Acetaten reagieren. Somit können die Zusätze in eine durch Membrantechnik abtrennbare Form gebracht werden und durch eine nachgeschaltete Umkehrosmoseanlage entfernt werden. Somit geht das verwendete Reinigungs- oder Spülwasser, z. B. Rinserwasser, und auch das Konzentrat, d. h. das salzhaltige Wasser aus der Umkehrosmose, nicht mehr verloren sondern kann effektiv wiederverwendet werden. Es ergibt sich eine Abwasserreduktion von ca. 40 bis 60% im Vergleich zum Stand der Technik.According to the invention, therefore, the accumulating wastewater streams from the rinser and from the reverse osmosis system are no longer discarded but collected and thereby mixed in a certain ratio. In this case, the addition, for. B. an acidic addition in the form of a peroxyacetic acid or its decomposition product acetic acid, with the salts contained in the concentrate of the reverse osmosis system, for. B. react to acetates. Thus, the additives can be brought into a form separable by membrane technology and removed by a downstream reverse osmosis system. Thus, the cleaning or rinsing water used, for. B. Rinserwasser, and also the concentrate, d. H. The saline water from the reverse osmosis, no longer lost but can be effectively reused. This results in a wastewater reduction of about 40 to 60% compared to the prior art.
Für eine einfache Prozessführung ist es vorteilhaft, wenn das Konzentrat der Umkehrosmoseanlage aus dem Schritt a), in dem das Wasser filtriert wurde, mit dem verwendeten Reinigungs- oder Spülwasser zusammengeleitet wird. Bei größeren Anlagen oder mehreren Anlageabschnitten ist es jedoch auch möglich dass das Konzentrat einer anderen Umkehrosmoseanlage dem verbrauchten Reinigungs- oder Spülwasser zugesetzt wird.For a simple process control, it is advantageous if the concentrate of the reverse osmosis system from step a), in which the water has been filtered, is combined with the cleaning or rinsing water used. However, in the case of larger plants or several plant sections, it is also possible that the concentrate is added to another reverse osmosis plant to the used cleaning or rinsing water.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Zusatz ein saurer Zusatz.According to a preferred embodiment, the additive is an acidic additive.
Vorteilhafterweise kann also das Permeat, das im Schritt e) bei der Umkehrosmose aus der Mischung gewonnen wird, im Kreislauf rückgeführt und erneut zum Reinigen oder Spülen verwendet werden. Dieses Permeat kann dabei entweder vor, während oder nach Schritt b), d. h. vor, während oder nachdem das Permeat mit dem Zusatz versetzt wird, rückgeführt werden. Durch diesen Kreislauf ergibt sich eine besonders vorteilhafte Prozessführung, da der ersten Umkehrosmoseanlage in Schritt a) von Anfang an weniger Rohwasser zugeführt werden kann und entsprechend weniger Permeat erzeugt werden muss, da die restliche Permeatmenge über die Rückgewinnung des verbrauchten Reinigungs- oder Spülwassers bzw. des Konzentrats gewonnen wird. Die Umkehrosmoseanlage kann daher entsprechend kleiner dimensioniert werden. Rohwasser kann eingespart werden. Somit ergibt sich der Vorteil, dass der Einrichtung zum Spülen oder Reinigen, d. h. dem Rinser ein Volumenstrom an Flüssigkeit zugeführt werden kann der größer ist als der Volumensstrom an Rohwasser der dem System zugeführt wird.Advantageously, therefore, the permeate, which is obtained in step e) in the reverse osmosis of the mixture, recirculated and used again for cleaning or rinsing. This permeate can either before, during or after step b), d. H. before, during or after the permeate is added with the additive to be recycled. By this cycle results in a particularly advantageous process, since the first reverse osmosis system in step a) from the beginning less raw water can be supplied and correspondingly less permeate must be generated because the remaining permeate on the recovery of spent cleaning or rinsing water or the Concentrate is won. The reverse osmosis system can therefore be dimensioned correspondingly smaller. Raw water can be saved. Thus, there is the advantage that the means for rinsing or cleaning, d. H. the rinser, a volume flow of liquid can be supplied which is greater than the volume flow of raw water which is supplied to the system.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Reinigungs- oder Spülwasser Rinserwasser zum Rinsen von Flaschen, insbesondere PET-Flaschen bei der kaltaseptischen Abfüllung. Vorteilhafterweise umfasst der saure Zusatz dann beispielsweise eine Polycarbonsäure oder deren Derivate, vorteilhafterweise Peroxyessigsäure. Mögliche Derivate sind dem Fachmann geläufig und können aus entsprechenden Prozesswasserzusätzen ausgewählt werden, z. B. Peroxycarbonsäureester oder Dicarbonsäureperoxide. Die Polycarbonsäure, z. B. die Peroxyessigsäure, existiert im Gleichgewicht zwischen Essigsäure und Wasserstoffperoxid. Durch Zugabe des Konzentrats kann dann beispielsweise die Essigsäure zu einem Acetat reagieren. Somit kann die Peroxycarbonsäure, insbesondere die Peroxyessigsäure, die selbst mit herkömmlichen Wasserbehandlungsverfahren, wie beispielsweise Umkehrosmoseanlage, nicht entfernt werden konnte, durch die nachfolgende Umkehrosmose abgetrennt werden. According to a preferred embodiment, the cleaning or rinsing water rinsing water for Rinsen of bottles, especially PET bottles in the cold aseptic filling. Advantageously, the acidic additive then comprises, for example, a polycarboxylic acid or its derivatives, advantageously peroxyacetic acid. Possible derivatives are familiar to the person skilled in the art and can be selected from corresponding process water additives, eg. B. peroxycarboxylic or dicarboxylic peroxides. The polycarboxylic acid, z. As the peroxyacetic acid, exists in equilibrium between acetic acid and hydrogen peroxide. For example, by adding the concentrate, the acetic acid can then react to form an acetate. Thus, the peroxycarboxylic acid, especially the peroxyacetic acid, which could not be removed even by conventional water treatment methods such as reverse osmosis, can be separated by the following reverse osmosis.
Es ist vorteilhaft, wenn in Schritt b), d. h. beim Zusammenleiten des Konzentrats sowie des verbrauchten Spül- oder Reinigungswassers, zusätzlich Rohwasser zugeführt wird. Durch die zusätzliche Zugabe von Rohwasser kann die Säure im Reinigungs- oder Spülwasser weiter verdünnt werden und zusätzlich können Verluste im Prozesskreislauf kompensiert werden. Durch die Zugabe von Rohwasser zur Mischung kann ein bestimmtes Verhältnis von Konzentratmenge aus der ersten Umkehrosmoseanlage zur Menge des verwendeten Reinigungs- oder Spülwassers eingestellt werden.It is advantageous if in step b), d. H. during the merging of the concentrate and the used rinsing or cleaning water, additionally raw water is supplied. Due to the additional addition of raw water, the acid can be further diluted in the cleaning or rinsing water and, in addition, losses in the process cycle can be compensated. By adding raw water to the mixture, a specific ratio of the amount of concentrate from the first reverse osmosis system to the amount of cleaning or rinsing water used can be adjusted.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Teil des verwendeten Rinserwassers entsprechend Schritt d) mit dem Konzentrat einer Umkehrosmoseanlage gemischt und ein weiterer Teil, also z. B. der Rest, zur weiteren Desinfektion, insbesondere zur Verschlusskappendesinfektion oder Flaschendesinfektion oder Fülleraußendesinfektion verwendet. Somit kann das bereits gebrauchte Rinserwasser z. B. noch zur Verschlusskappendesinfektion verwendet werden und erst danach verworfen werden. Somit geht nur das Wasser, das beim Rinsen der Flaschen verschleppt wird sowie das Wasser für die weitere Desinfektion, z. B. Verschlusskappendesinfektion verloren.According to a preferred embodiment, a part of the rinser water used is mixed according to step d) with the concentrate of a reverse osmosis system and another part, ie, for. As the rest, for further disinfection, in particular for cap disinfection or bottle disinfection or Fülleraußendesinfektion used. Thus, the already used Rinserwasser z. B. can still be used for Verschlusskappendesinfektion and only then discarded. Thus, only the water that is entrained in the Rinsen of the bottles and the water for further disinfection, z. B. lost cap disinfection.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das verwendete Reinigungs- oder Spülwasser oder aber auch die Mischung aus beiden einer heterogenen Katalyse unterzogen. Dabei werden die Lösungen beispielsweise mit Silber katalysiert, so dass die Zersetzungsreaktion des Zusatzes wesentlich beschleunigt wird. Durch den Katalysator kann beispielsweise der Abbau von Wasserstoffperoxid deutlich beschleunigt werden. Da beispielsweise die Peroxyessigsäure mit Wasserstoffperoxid und Essigsäure im Gleichgewicht vorliegt und die Reaktion dem Massenwirkungsgesetz unterliegt, verläuft die Reaktion durch den katalytischen Abbau des Wasserstoffperoxids in Richtung Essigsäure, so dass der Peroxyessigsäureabbau und letztlich auch die Acetatbildung beschleunigt wird. Das katalytische Verfahren besitzt den Vorteil, dass keine zusätzlichen Chemikalien (Reduktionsmittel) bei der Umsetzung verbraucht werden. Feststoffkatalysatoren lassen sich darüber hinaus einfach abtrennen.According to a particularly preferred embodiment, the cleaning or rinsing water used or else the mixture of both is subjected to heterogeneous catalysis. The solutions are catalysed, for example, with silver, so that the decomposition reaction of the additive is significantly accelerated. By the catalyst, for example, the degradation of hydrogen peroxide can be significantly accelerated. For example, since the peroxyacetic acid is in equilibrium with hydrogen peroxide and acetic acid and the reaction is subject to the law of mass action, the reaction proceeds by catalytically degrading the hydrogen peroxide toward acetic acid to accelerate peroxyacetic acid degradation and ultimately acetate formation. The catalytic process has the advantage that no additional chemicals (reducing agents) are consumed in the reaction. Solid catalysts can also be easily separated.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Umkehrosmoseanlage zum Filtern von Rohwasser. Ferner ist beispielsweise in einem Hygienecenter eine Einrichtung zum Versetzen des in der Umkehrosmose erzeugten Permeats mit dem Zusatz vorgesehen, um so Spül- oder Reinigungswasser zu erzeugen. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Spül- oder Reinigungseinrichtung zum Spülen oder Reinigen von Lebensmittelbehältern, insbesondere Flaschen. Ein Auffangbehälter ist vorgesehen, in dem zumindest ein Teil des verwendeten Spül- oder Reinigungswassers sowie Konzentrat aus der Umkehrosmose aufgefangen werden können, um so z. B. die Peroxyessigsäure in eine durch Membrantechnik abtrennbare Form zu bringen. Schließlich ist eine eitere Umkehrosmoseanlage vorgesehen, die die Mischung aus dem Auffangbehälter filtriert und somit Permeat erzeugt, das wieder für die Spül- oder Reinigungseinrichtung verwendet werden kann.The device according to the invention comprises a reverse osmosis system for filtering raw water. Furthermore, a device for displacing the permeate produced in the reverse osmosis with the additive is provided, for example, in a hygiene center so as to produce rinsing or cleaning water. Furthermore, the device comprises a rinsing or cleaning device for rinsing or cleaning food containers, in particular bottles. A collecting container is provided, in which at least a portion of the rinsing or cleaning water used and concentrate can be collected from the reverse osmosis to z. B. to bring the peroxyacetic acid in a separable by membrane technology form. Finally, a later reverse osmosis system is provided, which filters the mixture from the collecting container and thus generates permeate, which can be used again for the rinsing or cleaning device.
Dazu weist die Anlage eine Rückführleitung auf, zum Rückführen des Permeats aus der Umkehrosmoseanlage.For this purpose, the system has a return line for returning the permeate from the reverse osmosis system.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung noch einen Reaktor für eine heterogene Katalyse auf, der derart angeordnet ist, dass das verwendete Reinigungs- oder Spülwasser oder aber erst die Mischung aus dem verwendeten Reinigungs- oder Spülwasser und dem Konzentrat einer heterogenen Katalyse unterzogen werden kann. Wenn die Mischung einer heterogenen Katalyse unterzogen wird, dann kann der Reaktor auch den Auffangbehälter umfassen. Der Reaktor kann auch nach dem Auffangbehälter angeordnet sein.According to a preferred embodiment, the apparatus also has a reactor for heterogeneous catalysis, which is arranged such that the cleaning or rinsing water used or else only the mixture of the cleaning or rinsing water used and the concentrate can be subjected to heterogeneous catalysis. If the mixture is subjected to heterogeneous catalysis, then the reactor may also comprise the catch tank. The reactor can also be arranged after the collecting container.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Spül- oder Reinigungseinrichtung ein Rinser zum Rinsen von Flaschen bei der kaltaseptischen Abfüllung. Einem solchen Rinser ist dann vorteilhafterweise eine weitere Desinfektionseinrichtung, insbesondere eine Verschlusskappendesinfektionseinrichtung oder eine Flaschenaußendesinfektionseinrichtung oder eine Fülleraußendesinfektionseinrichtung nachgeschaltet, die mit einem Teil des im Rinser verwendeten Rinserwassers z. B. die Verschlusskappen oder Flaschenaußenseiten oder Fülleraußenseiten desinfiziert.According to a preferred embodiment, the rinsing or cleaning device is a rinser for rinsing bottles in the cold aseptic filling. Such a rinser is then advantageously a further disinfection device, in particular a cap disinfection device or downstream of a bottle external disinfecting device or a Fülleraußendesinfektionseinrichtung connected with a part of the rinser water used in the rinser z. B. the caps or bottles outside or filler outside disinfected.
Ferner weist die Vorrichtung eine Zuleitung auf, über die dem Auffangbehälter Rohwasser zugeführt werden kann.Furthermore, the device has a supply line, via which the collecting container raw water can be supplied.
Schließlich weist die Vorrichtung vorteilhafterweise einen Permeatspeicher auf, in den das Permeat über die Rückführleitung rückgeführt werden kann. Vorteilhafterweise kann in diesen Permeatspeicher auch das Permeat aus der Umkehrosmose zum Entsalzen von Rohwasser eingeführt werden.Finally, the device advantageously has a permeate storage, in which the permeate can be recycled via the return line. Advantageously, the permeate from the reverse osmosis for the desalting of raw water can be introduced into this permeate storage.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme der folgenden Figuren näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to the following figures.
Die vorliegende Erfindung wird insbesondere im Zusammenhang mit dem Rinsen von Flaschen (PET-Flaschen) bei der kaltaseptischen Abfüllung beschrieben. Mit der kaltaseptischen Abfüllung von mikrobiologisch sensiblen Getränkeprodukten lassen sich ohne Zusatz von Konservierungsstoffen und ohne Heißabfüllung eine lange Haltbarkeit der Lebensmittel erzielen. Dabei werden die Behälter bzw. die Flaschen, die in unverschlossenem Zustand transportiert werden, zur Desinfektion mit einem Rinser mit einer Desinfektionslösung gerinst d. h. deren Oberfläche abgespült. Anschließend kann die entkeimte Flasche einem Füller zugeführt, befüllt und verschlossen werden.The present invention will be described in particular in connection with the rinsing of bottles (PET bottles) in cold aseptic filling. With the cold aseptic filling of microbiologically sensitive beverage products, a long shelf life of the food can be achieved without the addition of preservatives and without hot filling. The containers or the bottles, which are transported in an unlocked state, gerin for disinfection with a rinser with a disinfectant solution d. H. their surface rinsed off. Subsequently, the sterilized bottle fed to a filler, filled and sealed.
Die Vorrichtung umfasst eine Rohwasserversorgung
Der Rinser
Ferner ist eine Leitung
Ferner umfasst die Vorrichtung noch eine Leitung
Das vorliegende Verfahren wird nachfolgend unter Bezugnahme der
Zunächst wird Rohwasser aus der Rohwasserversorgung
Die gesamte Menge an Rohwasser C, die für den Reinigungs- oder Spülprozess notwendig ist, setzt sich also zusammen aus Rohwasser, das der Umkehrosmoseanlage zugeführt wird und Rohwasser, das noch der Mischung aus verwendetem Reinigungs- oder Spülwasser und Konzentrat zugeführt wird.The total amount of raw water C, which is necessary for the cleaning or rinsing process, is thus composed of raw water, which is supplied to the reverse osmosis system and raw water, which is still the mixture of used cleaning or rinsing water and concentrate supplied.
Bei diesem konkreten Ausführungsbeispiel werden 2,25 m3/h an Rohwasser dem Auffangbehälter
Das Rohwasser wird in der Umkehrosmoseanlage
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Permeat P1 einem Permeatspeicher
Beim Rinsen von Flaschen eignet sich besonders gut Peroxyessigsäure als Desinfektionsmittel. Wie aus der nachfolgenden Gleichung 1 hervorgeht, existiert Peroxyessigsäure (PES) im Gleichgewicht zwischen Essigsäure und Wasserstoffperoxid (WPO). Gleichung 1 When rinsing bottles is particularly good peroxyacetic acid as a disinfectant. As is apparent from
Kommerziell erhältlich ist Gleichgewicht-Peroxyessigsäure in Konzentrationen zwischen 2,5% und 40% erhältlich. Mengenmäßig wird dem Permeat P1 pro Liter beispielsweise 500 bis 3000 ppm Peroxyessigsäure zugefügt.Commercially available is equilibrium peroxyacetic acid available in concentrations between 2.5% and 40%. In terms of quantity, 500 to 3000 ppm of peroxyacetic acid are added to the permeate P1 per liter, for example.
Zur Erzeugung der Reinigungs- oder Spüllösung wird zusätzlich noch das Permeat P2 über die Leitung
Dieses Beispiel wird im Zusammenhang mit Peroxyessigsäure beschrieben. Gleichermaßen sind jedoch auch andere Peroxycarbonsäuren und Derivate geeignet. Mögliche Derivate sind dem Fachmann geläufig und können aus entsprechenden Prozesswasserzusätzen ausgewählt werden, z. B. Peroxycarbonsäureester oder Dicarbonsäureperoxide. This example is described in the context of peroxyacetic acid. However, other peroxycarboxylic acids and derivatives are equally suitable. Possible derivatives are familiar to the person skilled in the art and can be selected from corresponding process water additives, eg. B. peroxycarboxylic or dicarboxylic peroxides.
Das fertige Rinserwasser wird dann dem Rinser
Dem Rinser
Die Anfangsprozessbedingungen werden so eingestellt, dass der Füllstand im Auffangbehälter
Die Mischung wird dann einer weiteren Umkehrosmoseanlage
Das restliche vom Rinser verbrauchte Rinserwasser wird, z. B. für die Verschlusskappendesinfektion verwendet, wobei hier 2 m3/h der Verschlusskappendesinfektion zugeführt werden. Das in der Verschlusskappendesinfektionseinrichtung
Das Permeat P2 aus der Umkehrosmoseanlage
Somit ergibt sich der Vorteil, dass der Einrichtung zum Spülen oder Reinigen, d. h. im Rinser
Auch die Tenside werden über die Umkehrosmoseanlage
Die Zersetzung kann durch den Einsatz eines Katalysators beschleunigt werden. Peroxyessigsäure ist, wie aus Gleichung 1 hervorgeht, ein Reaktionsprodukt aus Essigsäure und Wasserstoffperoxid. Die Reaktion unterliegt dem Massenwirkungsgesetz. Durch den katalytischen Abbau des Wasserstoffperoxids verläuft die Reaktion nach links. Das katalytische Verfahren besitzt den Vorteil, dass keine zusätzlichen Chemikalien bei der Umsetzung verbraucht werden. Durch den Einsatz des Reaktors für die heterogene Katalyse kann die Umsetzung in eine durch Membrantechnik abtrennbare Form beschleunigt werden, da sich zusammen mit dem Konzentrat beschleunigt Acetate bilden. Weiter wird auch der komplette Abbau von Wasserstoffperoxid zu Wasser und Sauerstoff beschleunigt. Die Verweilzeit im Reaktor kann z. B 1 bis 300 sec betragen.The decomposition can be accelerated by the use of a catalyst. Peroxyacetic acid, as shown in
Bei den in
Die Erfindung wurde im Zusammenhang mit einem Rinser als Spül- oder Reinigungseinrichtung beschrieben. Die Erfindung, nämlich das Zusammenleiten von Konzentrat aus einer Umkehrosmoseanlage mit einem sanitisierenden oder desinfizierenden Mittel, insbesondere mit sauren, vorzugsweise organischen Säuren beladenen Reinigungs- oder Spülabwässern eignet sich jedoch auch für andere Spül- und Reinigungseinrichtungen, die dann anstelle des Rinsers
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